高中生物 5.1降低化学反应活化能的酶课件 新人教版必修1.ppt

第五章细胞的能量供应和利用第1节 降低化学反应活化能的酶 教学目标 1 说明酶在细胞代谢中的作用 本质及特性 2 通过进行有关实验 学会控制自变量 观察和检测因变量的变化 以及设置对照组和重复实验 3 通过阅读分析 关于酶本质的探索 的资料 认同科学是在不断的探索和争论中前进的 问题探讨 讨论 1 1783年斯帕兰札尼的实验要解决什么问题 2 是什么物质使肉块消失了 3 怎样才能证明你的推测 是否只有物理性消化 没有化学性消化 胃内的化学物质 收集胃内的化学物质 看看这些物质在体外是否能将肉块分解 回顾 叶绿体 co2 h2o ch2o o2 酶 酶 酶 细胞代谢 细胞代谢 细胞中每时每刻都进行着的许多化学反应 统称为细胞代谢 思考 化学中要想使一个化学反应顺利进行 一般怎样处理 反应条件 加热 加压 催化剂 细胞代谢中的又是什么呢 催化剂 酶 一 酶在细胞代谢中的作用 比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验目的 了解过氧化氢酶的作用和意义 实验原理 h2o2h2o o2 探究实验 2ml 2ml 2ml 2ml 3 3 3 3 常温 90 fecl3 肝脏研磨液 2滴清水 2滴清水 2滴 2滴 不明显 少量 较多 大量 不复燃 不复燃 变亮 复燃 过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样 反应条件 对照实验 对照组 实验组 实验操作 对照实验 除了一个因素以外 其余因素都保持不变的实验 人为改变的变量 随着自变量的变化而变化的变量 指与自变量同时影响因变量的变化 但与研究目的无关的变量 和1号试管相比 2号试管出现什么不同的现象 这一现象说明什么 加热能促进过氧化氢分解在细胞内 能通过加热来提高反应速率吗 不能 温度过高会造成生物的细胞死亡3号和4号试管未经加热 也有大量的气泡产生 这说明什么 fe3 和过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解 起催化作用3号和4号试管相比 哪支试管中的反应速率快 这说明什么 过氧化氢酶比fe3 的催化效率高的多 与无机催化剂相比 能显著降低化学反应 催化效率更高 酶 活化能 能量 酶使活化能降低 活化能 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能 没有酶催化 反应过程 结论 酶能催化生物化学反应 催化效率比无机催化剂高得多 研究发现 酶的催化效率是无机催化剂催化效率的107 1013倍 因此 酶具有高效性 表在20 测得的过氧化氢分解的活化能 加热 提高分子的能量fe3 降低化学反应的活化能酶 更显著地降低化学反应的活化能 关于酶本质的探索 巴斯德之前 发酵是纯化学反应 与生命活动无关 巴斯德 发酵与活细胞有关 发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质 但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 毕希纳 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用 就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 酶是蛋白质 李比希 切赫 奥特曼 少数rna也具有生物催化功能 实验过程特别注意事项 1 实验时 必须用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏作实验材料 因为新鲜肝脏中的酶能保持其原有的活性 2 肝脏要研磨充分 以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中h2o2的接触面积 从而加速h2o2的分解 3 滴加fecl3溶液和肝脏研磨液时不能合用一支滴管 以免影响实验效果 4 由于反应速率快 实验时要特别注意比较产生气泡的多少 冒气泡时间的长短 卫生香的燃烧情况等 5 h2o2具有一定的腐蚀性 使用时不要让其接触皮肤 补充说明 酶 来源 功能 化学本质 多数是蛋白质类化合物 少数是rna 活细胞产生的 催化作用 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物 二 酶的本质 注意 1 酶和无机催化剂一样 只能催化热力学上允许进行的反应 2 酶可以缩短化学反应到达平衡的时间 但不能改变反应的平衡点 3 在反应前后 酶的化学性质和数量保持不变 4 酶化学本质的实验验证1 证明某种酶是蛋白质实验组 待测酶液 双缩脲试剂 是否出现紫色反应 对照组 已知蛋白液 双缩脲试剂 出现紫色反应 2 证明某种酶是rna实验组 待测酶液 吡罗红染液 是否出现红色 对照组 已知rna液 吡罗红染液 出现红色 2 酶的其他特性 蛋白酶 淀粉酶 蔗糖酶 肽酶 麦芽糖酶 由这些酶的名字你能想到什么吗 设计一个实验来验证一下你的推测 1 酶具有高效性 酶的催化效率是无机催化剂的107 1013倍 三 酶的特性 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用原理 淀粉和蔗糖都是非还原性糖 淀粉在酶的催化作用下能水解为麦芽糖和葡萄糖 蔗糖在酶的催化作用下能水解为葡萄糖和果糖 麦芽糖 葡萄糖 果糖均属还原性糖 还原性糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应 生成砖红色的沉淀 三 酶的特性 提出问题做出假设设计实验进行实验分析结果 得出结论 加入淀粉酶2滴 振荡 试管下半部浸入60 左右的热水中 反应5min 2号试管中加入2ml蔗糖溶液 加入斐林试剂 振荡 约60 水浴2min 1号试管中加入2ml淀粉溶液 白色 无变化 棕色 砖红色沉淀 淀粉酶只能催化淀粉水解 不能催化蔗糖水解 探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 每一种酶只能催化化学反应 细胞代谢能够有条不紊地进行 与酶的是分不开的 酶具有专一性 一种或一类 专一性 锁和钥匙学说 从上面进行的实验我们看出进行实验需要一定的条件 比如唾液淀粉酶37 左右最好 能不能设计一个实验 来证明温度会影响酶的活性 酶活性 酶对化学反应的催化效率 请你来探究 1号试管 2号试管 3号试管 加入淀粉酶2滴 振荡 试管各加入2ml淀粉溶液 蓝色 保持0 冰水中反应约5min 水浴37 5min 水浴60 反应约5min 各加入两滴碘液 振荡 蓝色 只有在一定温度下酶的催化效率最好 不变蓝 探究温度对唾液淀粉酶活性的影响 低 活性 最适温度 空间结构 最适温度时 酶的活性最高 1号试管 2号试管 3号试管 试管各加入2ml过氧化氢溶液 无明显变化 蒸馏水1ml 5 naoh溶液1ml 5 hcl溶液1ml 各加入几滴过氧化氢酶溶液 2 3min后将点燃的卫生香分别放入试管中 只有在适合的ph下酶的催化效率最好 复燃 无明显变化 探究ph对过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢酶 最高 空间结构 活性 超过最适ph时 随着ph的继续升高 酶的活性逐渐下降 高温 低温 过酸和过碱对酶活性的影响其本质相同吗 不同 过酸 过碱或温度过高 会使酶的空间结构遭到破坏 使酶永久失活 低温使酶活性明显下降 但在适宜温度下其活性可以恢复 本节小结 酶在细胞代谢中的作用 酶的本质 酶的特性 活细胞产生的具有催化作用的有机物 其中绝大多数酶是蛋白质 少数酶是rna 降低化学反应的活化能 高效性比较过氧化氢酶和fe3 的催化效率专一性淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用作用条件温和 适宜的温度和ph值 3 如果实验失败了 应该怎样做 检查实验步骤是否出错 重复实验 思考 1 课本建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响 用过氧化氢酶探究ph对酶活性的影响 为什么 因为温度对唾液淀粉酶活性的影响较大 ph对过氧化氢酶的影响较大 这样做实验的现象才明显 2 在测定淀粉酶的专一性时 为什么要用到蔗糖溶液 设置对照实验 影响酶促反应速率的因素 1 温度 3 酶的浓度 4 底物浓度 2 ph 补充说明 ph和温度对酶活性的影响1 甲图说明 1 在最适ph时 酶的催化作用最强 高于或低于最适ph 酶的催化作用将减弱 2 过酸过碱都会使酶失活 3 不同的酶最适ph不同 2 乙图说明 1 在一定温度范围内 随温度的升高 酶的催化作用增强 超过这一范围酶催化作用将减弱 2 低温只会抑制酶的活性 而高温会使酶失活 3 丙图说明反应溶液ph的变化不影响酶作用的最适温度 酶浓度对酶促反应速率的影响 1 甲图说明在底物充足 其他条件适宜的情况下 酶浓度与酶促反应速率呈正相关 2 乙图说明 1 与无机催化剂相比 酶的催化效率更高 2 酶只会缩短达到化学平衡所需的时间 不改变化学反应的平衡点 反应底物浓度对酶促反应速率的影响通过图示可以看出 1 加入酶a时 一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加 当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变 2 酶a会促进酶促反应的进行 而酶b不会 说明酶具有专一性 下列关于酶的叙述 正确的是 a 酶只有在生物体内才能起催化作用 起催化作用的本质是提高反应的活化能b 所有酶都含有c h o n四种化学元素c 人体内的酶进行催化过程中 酶本身不变 所以酶不会发生自我更新d 酶都在核糖体上合成 解析 酶是由活细胞产生的 在细胞内和细胞外都可发挥催化作用 酶的作用机理是降低化学反应的活化能 酶的本质是蛋白质或rna 故都含有c h o n四种元素 在核糖体或细胞核中合成 反应前后 酶本身不变 但在人体内的酶仍会不断更新 答案 b 已知2h2o2 2h2o o2 可以通过观察反应过程中氧气的生成速率 即气泡从溶液中释放的速率 来判断h2o2分解反应的速率 请用所给的实验材料和用具设计实验 使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性 要求写出实验步骤 预测实验结果 得出结论 并回答问题 实验材料与用具 适宜浓度的h2o2溶液 蒸馏水 3 5 fecl3溶液 0 01 的过氧化氢酶溶液 恒温水浴锅 试管 1 实验步骤 取3支试管 各加入 放入37 恒温水浴锅中保温适当时间 分别向上述3支试管中加入 观察各管中 2 实验结果预测及结论 整个实验中 不同处理的试管中o2的释放速率从快到慢依次是 由此可得出的结论是 解析 分析该实验验证的问题可知 实验目的有两个 一是验证酶具有催化作用 可通过设置有酶和无酶的两组实验进行研究 二是验证酶具有高效性 可通过酶和fecl3溶液的比较进行研究 因此本实验可分为三组 分别加入蒸馏水 过氧化氢酶溶液 fecl3溶液 验证性实验的结果是确定的 即加入过氧化氢酶溶液的一组o2释放速率最快 实验结论与实验验证的问题一致 答案 1 等量且适量的h2o2溶液 等量且适量的蒸馏水 fecl3溶液和过氧化氢酶溶液 释放气泡的快慢 2 加过氧化氢酶溶液的试管 加fecl3溶液的试管 加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性 验证性实验的设计思路 验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果 巩固和加强有关知识内容 培养实验操作能力为目的的重复性实验 验证性实验是建立在已知结论基础上的 实验原理 实验结果是已知的 因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然 实验设计思路及方法 1 如果需要提取 配制 处理实验材料 则把提取 配制等操作作为第一步 2 分组标号 研究对象 器皿等要分组标号 设立实验组和对照组 注意控制无关变量 在措辞中往往有 相同 一致 等字眼 如果有测量应测量记录初始值 3 实验处理 分别对实验组和对照组施加单一变量 实验处理要遵循 单一变量和对照原则 4 培养 或饲养 观察 记录等 依然在措辞中体现对无关变量的控制 经常有 相同条件下 等字眼描述 观察记录实验现象或记录测定的实验数据 课堂练习 1 人在发高烧时 常常食欲大减 最根本的原因是a 所吃食物不能消化 b 胃没有排空c 体温超过合适温度 消化酶的活性下降d 吃药使人没有了胃口2 胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用 主要原因是 a ph不适合b 胃中已经起了消化作用 不能再起作用了c 被小肠中的物质包裹起来 所以起不到催化作用d 小肠中没有蛋白质可被消化 c a 3 能够使唾液淀粉酶水解的是 a 淀粉酶b 脂肪酶c 蛋白酶d 肽酶4 关于酶的特性 下列表述中错误的一项是 a 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物b 化学反应前后 酶的化学性质和数量不变c 酶的催化效率很高